Гуртовцев А.Л., к.т.н., ведущий научный сотрудник РУП "БЕЛТЭИ",
Киянко С.Ф., заместитель директора Лидских электрических сетей,
Гржешкевич А.Ч., начальник службы автоматизированных систем
ПСДТУ РУП Гродноэнерго»
Создание у потребителей автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) производится как в целях снижения коммерческих потерь электроэнергии энергоснабжающими организациями, так и для реализации условий режимного взаимодействия потребителей с энергосистемой на основе многоставочных тарифов.
В Республике Беларусь доля бытовых потребителей в общем потреблении электроэнергии превышает 20 % и имеет тенденцию к росту. Существенен вклад их нагрузки в вечерний максимум энергосистемы. Именно поэтому в стране в последние годы в рамках программы массовой модернизации расчетных средств приборного учета электроэнергии идет процесс создания АСКУЭ многоквартирных и одноквартирных жилых домов. Расширение коттеджного строительства в городах и сельской местности (агрогородках) приводит как к дополнительному удельному росту электропотребления в быту в расчете на одного потребителя, так и к увеличению хищений электроэнергии, которые в территориально распределенных коттеджных поселках с протяженными и открытыми линиями электропередачи 10/0,4 кВ выполняются легче и проще, чем в многоквартирных жилых домах с защищенной и скрытой электропроводкой.
Создание первых экспериментальных АСКУЭ коттеджных застроек началось в республике только в последние два-три года с появлением относительно дешевых и эффективных средств связи для дистанционного сбора данных учета с электронных счетчиков электроэнергии по линиям электропередачи 10/0,4 кВ - PLC-модемов. Первая пробная такая АСКУЭ была реализована в 2005 г. в Пружанских электросетях РУП "Брестэнерго" для небольшой застройки из двух десятков коттеджей. Принципиально новым для этой белорусской АСКУЭ стало следование смоленскому опыту выноса шкафов вводных устройств (ШВУ) за границы домовладений и защиты кабелей спуска с воздушных линий электропередачи от несанкционированного доступа за счет использования для этого кабелей с изолирующей и защитной оболочками и их подземного ввода в ШВУ. В ШВУ устанавливался электросчетчик совместно с устройством защитного отключения и PLC-модемом, а уже после счетчика подземный питающий кабель прокладывался непосредственно к распределительному устройству потребителя, установленному внутри домовладения. Такая схема реализации электроснабжения полностью исключала все варианты хищения электроэнергии потребителями, а дистанционный сбор данных со счетчиков через PLC-модемы и линии электропередачи обеспечивал контроль за работой учетов.
В настоящее время наиболее крупная экспериментальная АСКУЭ для коттеджных застроек реализована недалеко от древнего города Лида (здесь еще сохранилась крепость Гедимина, построенная в первой половине четырнадцатого столетия, см. фото ниже, все фото Гуртовцева А.Л.) - районного центра Гродненской области, в поселке "Индустриальный" (см. фото ниже), расположенного в пяти км от Лиды. Поселок постоянно расширяется, имеет уже законченные и строящиеся коттеджи, строительные площадки, 67 из которых объединены в АСКУЭ. АСКУЭ поселка в максимальной степени использует пружанский опыт с вынесенными за пределы домовладений ШВУ и PLC-связью по линиям электропередачи 0,4 кВ, но, в отличие от той системы, полностью реализована на средствах приборного учета белорусских изготовителей. АСКУЭ смонтирована осенью 2006 г. и сдана в опытную эксплуатацию 10 января 2007 г. Ниже приводится краткое описание данной системы и рассматриваются вопросы ее экономической эффективности и дальнейшего развития.
Коттеджный поселок "Индустриальный" запитывается от трансформаторной подстанции (ТП) 10/0,4 кВ по трем отходящим фидерам 0,4 кВ (см. ниже).
На ТП на каждый питающий фидер установлен трехфазный балансный счетчик непосредственного подключения по напряжению и трансформаторного подключения по току типа "Гран-Электро СС-301" производства филиала ПСДТУ РУП "Гродноэнерго" (см. на фото ниже; выпускаются по лицензии первого изготовителя этого счетчика - минского частного предприятия НПООО "Гран-Система-С"). На ТП установлено и групповое устройство АСКУЭ, разработанное и выпускаемое вышеуказанной организацией, - устройство сбора и обработки данных (УСПД) АИСЭ-1.03 в составе промышленного компьютера (ПК), коммуникаторов ШМ-16 (PLC-модемов) производства минской фирмы ООО "РовалэнтСпецПром", преобразователя интерфейсов RS485/RS232, блока питания и GSM-модема (с антенной) фирмы Siemens МС-35i (см. фото ниже).
УСПД АИСЭ-1.03 изначально разработано для применения в составе АСКУЭ энергосистем и промышленных предприятий. Оно предназначено для преобразования входных сигналов от многофункциональных микропроцессорных счетчиков электроэнергии с цифровым выходом, хранения, отображения и передачи информации на верхний уровень АСКУЭ. Устройство имеет ряд модульно наращиваемых портов типа RS485 и RS232, к которым возможно подключение как счетчиков, так и других устройств, например, модемов. По каждому порту RS485 к УСПД можно подключать до 32 счетчиков. УСПД может опрашивать счетчики по любому их штатному параметру с периодом опроса, программируемым из группы времен 10 с, 3, 30 и 60 мин. Устройство в общем случае позволяет с верхнего уровня АСКУЭ, например, уровня центра сбора и обработки данных (ЦСОД), запрашивать как данные из базы данных (БД) самого УСПД, так и БД счетчиков, подключенных к УСПД. В АСКУЭ-быт, реализованном для коттеджного поселка "Индустриальный", использовано УСПД с усеченными аппаратными возможностями и функциями, с упрощенной базой данных (вместо встроенной в УСПД БД Oracle использована БД Access). Это устройство автоматически опрашивает счетчики каждые 6 часов, т.е. четырежды за сутки.
Возможности сбора данных по силовой сети 0,4 кВ существенно зависят от эффективности и надежности используемых PLC-модемов. Коммуникаторы ШМ-16 служат для передачи информации по силовой сети с использованием технологии шумоподобных сигналов (ШПС) в диапазоне частот 20-80 кГц. Они обеспечивают секретность передачи и приема сигналов, высокую помехоустойчивость и работу при уровне полезного сигнала значительно ниже уровня шума. Скорость передачи в полудуплексном режиме лежит в диапазоне 200-800 бит/с. Приборы обеспечивают дальность связи по воздушным линиям электропередачи на расстояние до 10 км, а по внутридомовым электросетям - до 4 км. К одной фазе питающего фидера можно подключать до 1500 коммуникаторов. Каждый прибор по своему цифровому интерфейсу (RS485 или токовой петле CL) прозрачен для подключаемого цифрового устройства (например, УСПД или счетчика), и к одному коммуникатору можно подсоединять по цифровому интерфейсу до 16 устройств.
УСПД, установленное на ТП, собирает в автоматическом режиме данные с трех трехфазных балансных счетчиков, подключенных соответственно к трем питающим фидерам, и с трехфазных или однофазных счетчиков, установленных в ШВУ соответствующих коттеджей. В общей сложности в составе АСКУЭ использованы 51 трехфазный счетчик типа "Гран-Электро СС-301" (из них 3 счетчика трансформаторного включения по току на ТП и 48 счетчиков непосредственного включения по току на коттеджах) и 19 однофазных счетчиков типа "Гран-Электро СС-101" производства НПООО "Гран-Система-С" (все на коттеджах). Количество коммуникаторов ШМ-16 в АСКУЭ - 60 шт.
На каждый коттедж устанавливается один ШВУ, содержащий соответствующий электронный счетчик, устройство защитного отключения и коммуникатор ШМ-16 (см. фото ниже). В том случае, когда по условиям расположения соседних коттеджей можно рядом разместить два или три ШВУ, удается сэкономить один или два коммуникатора, используя лишь один прибор для передачи данных на УСПД с двух или трех соседних счетчиков.
Сбор данных учета на верхний уровень АСКУЭ в ЦСОД отдела сбыта энергии Лидских электросетей возможен несколькими способами: а) дистанционно через сотовую GSM-связь из БД УСПД, б) через переносной компьютер, в который предварительно переписываются данные из счетчика через его оптопорт при локальном подключении компьютера по месту установки счетчика (см. фото выше, справа), в) через переносной компьютер, в который предварительно переписываются данные из счетчиков при локальном подключении компьютера к УСПД по месту его установки на ТП. При дистанционном сборе необходимо оплачивать оператору сотовой связи время сбора данных, которое зависит от частоты опроса и объема запрашиваемых данных (в среднем сбор месячных данных занимает 3 минуты при скорости сбора 9600 бит/с; дистанционная репликация всей базы данных УСПД на верхний уровень АСКУЭ занимает около 15 минут).
Восьмимесячный опыт эксплуатации АСКУЭ коттеджного поселка "Индустриальный" с реконструированными на 67 коттеджах учетами (выносом их за пределы домовладений, установкой электронных счетчиков и организацией дистанционного или локального сбора данных учета) показал, что по этим объектам зарегистрированное электропотребление выросло за последние 4 месяца 2006 г. и первые 4 месяца 2007 г. относительно сопоставимых прошлых периодов на 30-40% (см. графики ниже), что не может быть объяснено только внезапным ростом фактического потребления. Очевидно, что большая часть этого роста связана с тем, что потребление и в прошлом на этих же объектах было высоким, но не фиксировалось индукционными счетчиками: часть потребления шла мимо счетчиков (безучетное потребление, вызванное легким доступом к счетчику и к питающей линии 0,4 кВ), а другая часть не регистрировалась счетчиками в силу их малой чувствительности и высокой погрешности учета в сторону потребителей (работой с минусовой погрешностью учета).
|
График месячного суммарного потребления электроэнергии по коттеджам
с реконструированным питающим вводом за 12 месяцев 2005 г., 12 месяцев 2006 г. (включая месяцы проведенной реконструкции: сентябрь-декабрь)
и 4 месяца 2007 г. (январь -апрель)
Опыт эксплуатации АСКУЭ коттеджного поселка показал правильность и надежность примененных технических решений и использованных устройств (отметим, что счетчики в ШВУ выдержали без подогрева зиму и весну с ее многократными перепадами температуры и влажности) и доказал ее экономическую эффективность. Вместе с тем стало ясно, что АСКУЭ нуждается в дальнейшем совершенствовании, в первую очередь по своим функциям, заложенным в УСПД, и по пользовательскому интерфейсу верхнего уровня.
В создании АСКУЭ коттеджных поселков могут быть использованы не только счетчики, УСПД и модемы вышеперечисленных типов, но и других типов. Так, например, коммуникаторы ШМ-16 проверены в работе на реальных объектах учета совместно с трехфазными счетчиками EMS литовской фирмы ЗАО Elgama Elektronika» (г.Вильнюс), трехфазными и однофазными счетчиками СТК3 и СТК1 украинской фирмы ООО Телекарт-Прибор» (г.Одесса), счетчиками ЦЭ6823М и ЦЭ6827М1 российского концерна Энергомера» (г. Ставрополь), с УСПД Конус-2000» белорусской фирмы ООО Автоматизация-2000» (г.Минск) и другими средствами учета. Помимо коммуникаторов ШМ-16 на объектах учета могут быть, в принципе, использованы PLC-модемы других типов и изготовителей, но выбор PLC-модемов, в отличие от выбора счетчиков и УСПД, в значительной степени влияет на качество и надежность связи.
Выводы
1. Вынос в коттеджных поселках шкафов вводных устройств за пределы домовладений с одновременной установкой в них электронных электросчетчиков снижает на 30-40% недоучет электроэнергии, обусловленный как ее хищениями, так и погрешностями работы индукционных счетчиков.
2. Электронные электросчетчики, устанавливаемые в шкафах вводных устройств, должны иметь оптопорт для локального съема информации с базы данных счетчика на переносной компьютер и цифровой интерфейс для дистанционного сбора данных учета на УСПД, устанавливаемое на трансформаторной подстанции, от которой запитывается коттеджный поселок.
3. Наиболее эффективным методом дистанционного сбора данных учета со счетчиков, устанавливаемых в шкафах вводных устройств, является PLC-связь с использованием встроенных в счетчики или выносных автономных PLC–модемов. При использовании автономного модема целесообразно его применять для дистанционного сбора данных учета с нескольких рядом расположенных коттеджей через спаренные или по-другому скомплексированные ШВУ.
4. Выбор автономных PLC-модемов (или счетчиков и УСПД со встроенными PLC–модемами) для реализации АСКУЭ коттеджных поселков должен производиться не по их паспортным данным, а опытным путем или по результатам их работы на аналогичных ранее реализованных объектах.
5. Использование надежных автономных PLC-модемов с цифровыми интерфейсами имеет то преимущество, что позволяет реализовывать АСКУЭ различных коттеджных поселков на базе средств учета разного типа и от различных изготовителей.
6. Сбор данных учета на верхний уровень в центр сбора и обработки данных возможен в АСКУЭ коттеджных поселков как локально через переносной компьютер, подключаемый к счетчику (через оптопорт) или УСПД (через цифровой интерфейс), так и дистанционно через канал связи с УСПД. В качестве такого канала связи целесообразно использовать сотовую мобильную связь, а при ее отсутствии – другие виды связи (радиосвязь, телефонную коммутируемую связь, PLC-связь по линиям электропередачи 6-10 кВ и т.п.).
Справка
Статья опубликована в журналах:
Энергетика и ТЭК, №3,2007 (Беларусь)
Новости Электротехники, №3,2007 (Россия)